摘 要 為提高學(xué)生的按時到課率，幫助教師了解學(xué)生的到課情況，以及改善教室的學(xué)習(xí)環(huán)境，基于微控器設(shè)計教室人數(shù)智能統(tǒng)計與顯示系統(tǒng)。對該系統(tǒng)的功能、結(jié)構(gòu)和工作原理進(jìn)行闡述，并介紹傳感系統(tǒng)和計量原理。結(jié)果表明，該系統(tǒng)的考勤功能顯著提高了學(xué)生的按時到課率，系統(tǒng)的空余座位顯示功能方便了學(xué)生尋找自習(xí)教室。
　　關(guān)鍵詞 教室人數(shù)智能統(tǒng)計與顯示系統(tǒng)；考勤；微控器；傳感器
　　中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B
　　文章編號：1671-489X（2016）24-0040-03
　　Research of An Intelligent Counting and Display System for Classroom//ZHANG Haichao， MA Fengling， ZHENG Boming， CAI Zhanxiu， QIU Zhaoyun
　　Abstract In order to improve the rate of students to class on time， help teachers to understand the situation and improve the learning environment of the classroom， an Intelligent Counting and Display System based on the mircro-controller for classroom is designed. The
　　function， structure and working principle of the system are described，
　　and the sensing system and measurement principle are introduced emphatically. The results show that the system’s attendance function significantly improves the rate of students to class on time， and the function of system to display spare seats is convenient for student to look for self-study classroom.
　　Key words intelligent counting and display system for classroom； attendance； mircro controller； sensor
　　1 引言
　　考勤方法主要有點名、簽到、IC卡刷卡、指紋識別[1]和人臉圖像識別[2]。分析發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的點名和簽到的考勤方法耗時且不方便；IC刷卡考勤的缺點在于可由他人代替考勤；較為先進(jìn)的指紋掃描考勤可靠性較高，但指紋掃描速度相對較慢；先進(jìn)的人臉圖像識別考勤系統(tǒng)需要配備計算機(jī)，系統(tǒng)相對龐大，造價相對高昂。
　　顯然，上述考勤方法均不適于課間間隔只有10分鐘的教室考勤。針對此問題，基于微控器并采用雙調(diào)制頻率雙光路的可逆計量傳感器，研制一套教室人數(shù)智能化統(tǒng)計與顯示系統(tǒng)，實現(xiàn)自動、快速考勤的目的。考慮到學(xué)校的學(xué)習(xí)環(huán)境情況，該系統(tǒng)具有人數(shù)統(tǒng)計、剩余座位統(tǒng)計、日歷時間顯示等功能，能實時、直觀顯示多種有用信息，且操作方便，節(jié)省時間，造價低廉，避免了上述考勤方法的缺點，對于提高學(xué)生的到課率，增強(qiáng)教師的授課效果[3]以及改善教室的學(xué)習(xí)環(huán)境，具有實際價值。
　　2 教室人數(shù)智能統(tǒng)計與顯示系統(tǒng)的設(shè)計
　　統(tǒng)計與顯示系統(tǒng)的功能 教室人數(shù)智能統(tǒng)計與顯示系統(tǒng)的主要功能是課堂考勤，能夠?qū)Τ鋈虢淌业娜藛T進(jìn)行智能化統(tǒng)計。下課后，為方便學(xué)生尋找有空位的自習(xí)教室，該系統(tǒng)設(shè)計有剩余座位統(tǒng)計功能；為防止上課期間被打擾，設(shè)計有上課提醒功能；為便于教師掌控授課時間，設(shè)計有日歷、時間顯示等功能。
　　用于考勤的人數(shù)統(tǒng)計功能包括按時到課人數(shù)統(tǒng)計和自習(xí)時室內(nèi)人數(shù)統(tǒng)計功能。考勤功能便于教師對到課人數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計，督促學(xué)生準(zhǔn)時上課，提高學(xué)生的上課積極性。日歷、時間顯示功能包括日歷顯示、課堂剩余時間顯示、課間剩余時間顯示和“正在上課”顯示等功能，能夠提醒教師掌握授課時間，避免拖堂而影響學(xué)生的生活與學(xué)習(xí)。“正在上課”和剩余座位統(tǒng)計功能則有利于提醒和告知尋找自習(xí)教室的學(xué)生，無須開門就清楚教室內(nèi)有無空余座位、是否正在上課，避免對上課和自習(xí)帶來的干擾，對于改善教學(xué)和學(xué)習(xí)環(huán)境、營造良好的學(xué)習(xí)氛圍具有重要意義。
　　統(tǒng)計與顯示系統(tǒng)的構(gòu)成 圖1為教室人數(shù)智能統(tǒng)計與顯示系統(tǒng)的整體構(gòu)成框圖。該系統(tǒng)主要由微控器系統(tǒng)、傳感器系統(tǒng)、時鐘系統(tǒng)、顯示系統(tǒng)、鍵盤系統(tǒng)等部分組成。其中微控器系統(tǒng)采用STC89C52單片機(jī)[4]為核心設(shè)計，單片機(jī)內(nèi)建有程序存儲器、數(shù)據(jù)存儲器、用戶EEPROM、程序監(jiān)控系統(tǒng)、上電復(fù)位等系統(tǒng)資源，僅通過I2C總線擴(kuò)展一片時鐘芯片，其他I/O口通過連接器與其他系統(tǒng)連接，大大簡化微控器系統(tǒng)的設(shè)計。傳感器系統(tǒng)由紅外發(fā)射電路和接收電路構(gòu)成，對進(jìn)出教室人員信息進(jìn)行檢測，通過兩個I/O口線輸入微控器系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。微控器還分時掃描時鐘系統(tǒng)和鍵盤輸入系統(tǒng)，并將統(tǒng)計數(shù)據(jù)和時鐘計時等信息輸出到顯示系統(tǒng)進(jìn)行實時顯示。鍵盤輸入系統(tǒng)則用于控制操作、時鐘校準(zhǔn)、密碼輸入和系統(tǒng)設(shè)置。
　　統(tǒng)計計量的準(zhǔn)確性主要取決于傳感器系統(tǒng)，為此采用自主設(shè)計的雙頻雙通道可逆計量傳感器[5]。為方便觀察，顯示系統(tǒng)由室內(nèi)顯示器和室外顯示器構(gòu)成，兩顯示器顯示的信息不盡相同，其中室內(nèi)顯示器主要用于考勤和計時，而室外顯示器主要用于告知室外人員教室內(nèi)部的狀態(tài)。
　　統(tǒng)計與顯示系統(tǒng)的工作過程 接通電源后，系統(tǒng)自動進(jìn)行初始化，并進(jìn)入系統(tǒng)運(yùn)行主程序，依次循環(huán)執(zhí)行程序流程：讀取相關(guān)數(shù)據(jù)→刷新顯示數(shù)據(jù)→查詢傳感器狀態(tài)→掃描鍵盤狀態(tài)→返回主程序。其中讀取的數(shù)據(jù)包含考勤數(shù)據(jù)、剩余座位數(shù)據(jù)和時鐘計時數(shù)據(jù)，并送顯示緩沖區(qū)，供顯示程序刷新顯示。系統(tǒng)檢測到傳感器系統(tǒng)傳送數(shù)據(jù)時，微控器將根據(jù)傳感器的狀態(tài)做相應(yīng)運(yùn)算處理，即確認(rèn)人員進(jìn)入室內(nèi)時，則室內(nèi)人員數(shù)加1，剩余座位數(shù)減1，然后返回主程序并將考勤結(jié)果送室內(nèi)顯示器，剩余座位數(shù)送室外顯示器。同時，兩顯示器的時間窗口顯示時鐘數(shù)據(jù)。

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